實驗探究小車速度隨時間

變化的規(guī)律實驗技能儲備1.作用：計時儀器，當所用交變電源的頻率f＝50Hz時，每隔

s打一次點.2.結(jié)構(1)電磁打點計時器(如圖)一、打點計時器0.02電磁打點計時器：

交變電源電火花計時器：

交變電源(2)電火花計時器(如圖)3.工作條件：8V220V1.實驗器材電火花計時器(或電磁打點計時器)、一端附有滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、槽碼、

、導線、

電源.2.實驗過程(1)按照實驗裝置，把打點計時器固定在長木板

的一端，接好電源；刻度尺交變二、實驗：探究小車速度隨時間變化的規(guī)律無滑輪(2)把一細繩系在小車上，細繩繞過滑輪，下端掛合適的槽碼，紙帶穿過打點計時器，固定在小車后面；(3)把小車停在靠近打點計時器處，先

，后

；(4)小車運動一段時間后，斷開電源，取下紙帶；(5)更換紙帶重復實驗三次，選擇一條比較理想的紙帶進行測量、分析.接通電源放開小車3.數(shù)據(jù)處理(1)求物體的速度與加速度②利用逐差法求解平均加速度③利用速度—時間圖像求加速度a.作出速度—時間圖像，通過圖像的斜率求解物體的加速度；b.剪下相鄰計數(shù)點的紙帶緊排在一起求解加速度.(2)依據(jù)紙帶判斷物體是否做勻變速直線運動①x1、x2、x3…xn是相鄰兩計數(shù)點間的距離.②Δx是兩個連續(xù)相等的時間內(nèi)的位移差：Δx1＝x2－x1，Δx2＝x3－x2，….③若Δx等于恒量(aT2)，則說明小車做勻變速直線運動.④Δx＝aT2，只要小車做勻變速直線運動，它在任意兩個連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)的位移之差就一定相等.4.注意事項(1)平行：紙帶、細繩要與長木板平行.(2)兩先兩后：實驗中應先接通電源，后讓小車運動；實驗完畢應先斷開電源，后取下紙帶.(3)防止碰撞：在到達長木板末端前應讓小車停止運動，防止槽碼落地及小車與滑輪相撞.(4)減小誤差：小車的加速度應適當大些，可以減小長度測量的相對誤差，加速度大小以能在約50cm的紙帶上清楚地取出6～7個計數(shù)點為宜.(5)小車從靠近打點計時器位置釋放.5.誤差分析(1)紙帶運動時摩擦力不均勻，打點不穩(wěn)定引起誤差.(2)計數(shù)點間距測量有偶然誤差.(3)作圖有誤差.考點一教材原型實驗例1

某小組利用打點計時器對物塊沿傾斜的長木板加速下滑時的運動進行探究.物塊拖動紙帶下滑，打出的紙帶一部分如圖所示.已知打點計時器所用交流電的頻率為50Hz，紙帶上標出的每兩個相鄰點之間還有4個打出的點未畫出.在A、B、C、D、E五個點中，打點計時器最先打出的是____點.在打出C點時物塊的速度大小為_____m/s(保留3位有效數(shù)字)；物塊下滑的加速度大小為_____m/s2(保留2位有效數(shù)字).A0.2330.75例2用圖甲所示的實驗裝置研究小車速度隨時間變化的規(guī)律.主要實驗步驟如下：a.安裝好實驗器材，接通電源后，讓拖著紙帶的小車沿長木板運動，重復幾次.b.選出一條點跡清晰的紙帶，找一個合適的點當作計時起點O(t＝0)，然后每隔相同的時間間隔T選取一個計數(shù)點，如圖乙中A、B、C、D、E、F……所示.c.通過測量、計算可以得到在打A、B、C、D、E……點時小車的速度，分別記作v1、v2、v3、v4、v5……d.以速度v為縱軸、時間t為橫軸建立直角坐標系，在坐標紙上描點，如圖丙所示.結(jié)合上述實驗步驟，請你完成下列任務：(1)在下列儀器和器材中，還需要使用的有_____和_____(填選項前的字母).A.電壓合適的50Hz交變電源

B.電壓可調(diào)的直流電源C.刻度尺

D.秒表E.天平(含砝碼)A

C(2)在圖中已標出計數(shù)點A、B、D、E對應的坐標點，請在該圖中標出計數(shù)點C對應的坐標點，并畫出v－t圖像.答案如圖所示可以依據(jù)v－t圖像是傾斜的直線(斜率一定)，即小車的速度隨時間均勻變化，判斷出小車做勻變速直線運動；v－t圖像的斜率表示加速度.(3)觀察v－t圖像，可以判斷小車做勻變速直線運動，其依據(jù)是_________________________.v－t圖像斜率的物理意義是_______.小車的速度隨時間均勻變化加速度(4)描繪v－t圖像前，還不知道小車是否做勻變速直線運動.用平均速度

表示各計數(shù)點的瞬時速度，從理論上講，對Δt的要求是________(選填“越小越好”或“與大小無關”)；從實驗的角度看，選取的Δx大小與速度測量的誤差______(選填“有關”或“無關”).越小越好有關考點二探索創(chuàng)新實驗對本實驗的改進創(chuàng)新的方法1.實驗器材的改進及速度的測量方法(如圖)2.獲得加速度方法的改進靠重物的拉力獲得加速度―→長木板傾斜靠重力獲得加速度，如圖甲、乙所示.3.用頻閃照相的方法、滴水法或光電計時器代替打點計時器.通過以上裝置的改進能最大限度地減少因長木板和打點計時器的限位孔的阻力而導致的小車加速度不恒定，使小車盡可能做勻加速直線運動，以提高實驗的精確度.例3某同學用如圖(a)所示的裝置測量重力加速度.實驗器材：有機玻璃條(白色是透光部分，黑色是寬度均為d＝1.00cm的擋光片)，鐵架臺，數(shù)字計時器(含光電門)，刻度尺.主要實驗過程如下：(1)將光電門安裝在鐵架臺上，下方放置承接玻璃條下落的緩沖物；(2)用刻度尺測量兩擋光片間的距離，刻度尺的示數(shù)如圖(b)所示，讀出兩擋光片間的距離L＝_______cm；15.40(3)手提玻璃條上端使它靜止在_____方向上，讓光電門的光束從玻璃條下端的透光部分通過；豎直(4)讓玻璃條自由下落，測得兩次擋光的時間分別為t1＝10.003ms和t2＝5.000ms；(5)根據(jù)以上測量的數(shù)據(jù)計算出重力加速度g＝________m/s2(結(jié)果保留三位有效數(shù)字).9.74例4某同學研究在固定斜面上運動物體的平均速度、瞬時速度和加速度之間的關系.使用的器材有：斜面、滑塊、長度不同的矩形擋光片、光電計時器.實驗步驟如下：①如圖(a)，將光電門固定在斜面下端附近，將一擋光片安裝在滑塊上，記下?lián)豕馄岸讼鄬τ谛泵娴奈恢茫罨瑝K從斜面上方由靜止開始下滑；②當滑塊上的擋光片經(jīng)過光電門時，用光電計時器測得光線被擋光片遮住的時間Δt；③用Δs表示擋光片沿運動方向的長度[如圖(b)所示]，

表示滑塊在擋光片遮住光線的Δt時間內(nèi)的平均速度大小，求出

；④將另一擋光片換到滑塊上，使滑塊上的擋光片前端與①中的位置相同，令滑塊由靜止開始下滑，重復步驟②、③；⑤多次重復步驟④；⑥利用實驗中得到的數(shù)據(jù)作出

－Δt圖，如圖(c)所示.完成下列填空：(1)用a表示滑塊下滑的加速度大小，用vA表示擋光片前端到達光電門時滑塊的瞬時速度大小，則

與vA、a和Δt的關系式為

＝__________.(2)由圖(c)可求得vA＝______cm/s，a＝_____________________cm/s2.(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)52.1

16.6(16.4～16.8均可)例5

某實驗小組用頻閃照相方法來研究物塊的變速運動.在一小物塊沿斜面向下運動的過程中，用頻閃相機拍攝的不同時刻物塊的位置如圖所示，拍攝時頻閃頻率是10Hz；通過斜面上固定的刻度尺(最小分度為1mm)讀取的5個連續(xù)影像的讀數(shù)依次為xO、xA、xB、xC、xD.根據(jù)表中數(shù)據(jù)，完成下列填空：(1)以上哪個數(shù)據(jù)不符合刻度尺讀數(shù)要求_____(選填xO、xA……)；xOxAxBxCxD5.1cm15.86cm30.91cm50.25cm73.90cmxO(2)物塊到達B點時的速度vB為________